(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ水管と、このボイラ水管を加熱する燃焼部と、前記ボイラ水管に対して水を供給する給水部と、ボイラ水管内の水位を検知する水位検知部と、この水位検知部によって検知された水位が目標水位となるように、前記給水部による前記ボイラ水管への供給水量を調整する給水制御部と、前記ボイラ水管内のボイラ水を外部へと排出する濃縮ブローラインと、を備え、
前記給水制御部においては、前記濃縮ブローラインを開放して前記ボイラ水のブロー処理を実施するかどうか判断し、前記ブロー処理を実施する場合には、前記ボイラ水管内の前記目標水位を上昇させることを特徴とするボイラ装置。
【請求項２】
前記給水部は、連続的に給水を実施する連続給水方式とされており、前記ボイラ水管内の前記目標水位に応じて、単位時間当たりの供給水量を調整することを特徴とする請求項１に記載のボイラ装置。
【請求項３】
前記給水部は、間欠的に給水を実施する間欠給水方式とされており、前記ボイラ水管内の前記目標水位に応じて、給水時間及び給水タイミングのうち少なくともいずれか一方を調整し、前記ボイラ水管への供給水量を調整することを特徴とする請求項１に記載のボイラ装置。
【請求項４】
前記燃焼部における燃焼量に応じて、前記ボイラ水のブロー処理を実施する際の前記目標水位の設定を変更することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のボイラ装置。
【請求項５】
前記ボイラ水管から発生した蒸気を取り込み、この蒸気から液相成分を除去する気液分離器と、この気液分離器において回収された液相成分を前記ボイラ水管内に還流させる還流路と、を備えており、
前記濃縮ブローラインが前記還流路に接続されており、前記濃縮ブローラインを開放した際には、前記還流路を介して前記ボイラ水管内のボイラ水が外部へと排出される構成とされていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のボイラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ水管内へのスケール付着を防止する濃縮ブローラインを備えたボイラ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラ装置においては、ボイラ水管内にスケールが強固に付着することを防止するために、ボイラ水管への給水ラインに軟水器を設けて、水の硬度を下げる等の水処理を実施している。また、ボイラ水管には、スケールの付着を早期に検知する温度センサ等が配設されている。
そして、軟水器が不調であったり、ボイラ装置の操業が一定時間経過してボイラ水管内のスケール成分の濃化が懸念される場合には、ボイラ水管内へのスケール付着を防止するために、ボイラ水管内のボイラ水を強制的に外部へと排出する濃縮ブローラインを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ボイラ装置においては、ボイラ水管の過熱を防止するとともに、生成される蒸気を所定の乾き度に調整するために、ボイラ水管内の水位を維持するようにボイラ水管への給水量を制御している（例えば、特許文献２参照）。
ここで、ボイラ水管内にボイラ水を供給する方式としては、水位を常に一定に保つように連続的に供給水量を調整する連続給水方式と、水位が閾値を下回った際に一定時間給水を行う間欠給水方式とがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９２１９４号公報
【特許文献２】特開２０１０−０７８２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の濃縮ブローラインを開放してボイラー水のブロー処理を実施した際には、ボイラ水管内のボイラ水が一時的に減少することになる。このため、ボイラ水管内での内部循環量が低下し、ボイラ水管が過熱状態となりやすくなるといった問題があった。
また、ブロー処理によってボイラ水管内の水位が低下した場合には、水位を維持するために、給水部からボイラ水管内に多量の水が供給されることになる。しかしながら、給水部からボイラ水管へと供給される水は、比較的温度が低いことから蒸気となるまでに時間が掛かることになる。このため、蒸気量が不足気味となり、やはり、ボイラ水管が過熱状態となってしまうことになる。
【０００６】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、ボイラ水管内のボイラ水をブロー処理した場合であっても、ボイラ水管の過熱状態を防止でき、安定した操業を行うことができるボイラ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するために、本発明に係るボイラ装置は、ボイラ水管と、このボイラ水管を加熱する燃焼部と、前記ボイラ水管に対して水を供給する給水部と、ボイラ水管内の水位を検知する水位検知部と、この水位検知部によって検知された水位が目標水位となるように、前記給水部による前記ボイラ水管への供給水量を調整する給水制御部と、前記ボイラ水管内のボイラ水を外部へと排出する濃縮ブローラインと、を備え、前記給水制御部においては、前記濃縮ブローラインを開放して前記ボイラ水のブロー処理を実施するかどうか判断し、前記ブロー処理を実施する場合には、前記ボイラ水管内の前記目標水位を上昇させることを特徴としている。
【０００８】
この構成のボイラ装置においては、濃縮ブローラインを開放してボイラ水管内のボイラ水のブロー処理を実施する際に、ボイラ水管内の目標水位を上昇させる構成としているので、給水制御部によって、ボイラ水管内の水位が一時的に高くなるように給水部からの給水量が増加されることになる。よって、ブロー処理によってボイラ水管内のボイラ水を外部へと排出した場合でも、内部循環量が不足することなく、過熱状態の発生を防止することができる。よって、ボイラ装置の操業を安定して実施することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ボイラ水管内のボイラ水をブロー処理した場合であっても、ボイラ水管の過熱状態を防止でき、安定した操業を行うことができるボイラ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態であるボイラ装置の概略説明図である。
【図２】第１の実施形態であるボイラ装置に備えられたボイラ水管及び水位検知部の拡大説明図である。
【図３】第１の実施形態であるボイラ装置における水位制御のフロー図である。
【図４】第１の実施形態であるボイラ装置の概略説明図である。
【図５】第２の実施形態であるボイラ装置に備えられたボイラ水管及び水位検知部の拡大説明図である。
【図６】第２の実施形態であるボイラ装置における水位制御のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の一実施形態について添付した図面を参照にして説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態であるボイラ装置１について説明する。
このボイラ装置１は、図１に示すように、ボイラ本体１０と、給水部２０と、給水制御部２７と、水位検知部３０と、気水分離部４０と、濃縮ブローライン５０と、を備えている。
【００１３】
ボイラ本体１０は、ボイラ缶体１１と、複数のボイラ水管１２と、下部ヘッダ１３と、上部ヘッダ１４と、加熱バーナ１５と、を備えている。
ボイラ缶体１１は、筒状をなしており、その内部に複数のボイラ水管１２が収容されている。なお、このボイラ水管１２には、内部でのスケールの発生を検知するスケール検知センサ（図示なし）が配設されている。
そして、これら複数のボイラ水管１２により、ボイラ缶体１１の内部に燃焼室１６が画成されており、この燃焼室１６に加熱バーナ１５が配設されている。
【００１４】
加熱バーナ１５は、図１に示すように、燃焼室１６の上方に配設されている。この加熱バーナ１５には、燃料供給弁１８を備えた燃料供給ライン１７が接続されており、この燃料供給弁１８の開度を調整することで加熱バーナ１５の燃焼量が制御される構成とされている。なお、この加熱バーナ１５の燃焼量を制御することによって、このボイラ装置１における単位時間当たりの蒸気発生量が制御されることになる。
【００１５】
下部ヘッダ１３は、ボイラ缶体１１の下部に配設され、複数のボイラ水管１２の下端が連結されている。この下部ヘッダ１３には、給水部２０の給水ライン２１が接続されており、給水部２０によりボイラ水が供給される構成とされている。
上部ヘッダ１４は、ボイラ缶体１１の上部に配設され、複数のボイラ水管１２の上端が連結されている。この上部ヘッダ１４には、ボイラ水管１２内で発生した蒸気が貯留される構成とされており、この蒸気を送出する気水ライン４１が接続されている。
【００１６】
給水部２０は、下部ヘッダ１３に接続された給水ライン２１と、水質測定部２２と、給水ポンプ２３と、逆止弁２４と、を備えている。また、水質測定部２２の上流側には、図示しない軟水器が配設されている。
水質測定部２２は、軟水器によって軟水処理された処理水の水質を測定するものであり、特にスケールの発生に影響を与える硬度、シリカ濃度等を測定し、水質の異常の有無を判定する。
【００１７】
気水分離部４０は、上部ヘッダ１４に接続された気水ライン４１と、この気水ライン４１を通じて供給された蒸気から水分を分離する気水分離器４２と、気水分離器４２から乾き蒸気を送り出す蒸気送出ライン４３と、気水分離器４２で分離・回収された水分を下部ヘッダ１３へと戻す降水ライン４５と、を備えている。ここで、蒸気送出ライン４３には、流量調整弁４４が配設されており、気水分離器４２からの乾き蒸気の送出量が調整される構成とされている。
【００１８】
そして、気水分離器４２と下部ヘッダ１３とを連結する降水ライン４５には、濃縮ブローライン５０が接続されている。
この濃縮ブローライン５０は、濃縮ブロー弁５１を備えており、この濃縮ブロー弁５１を開放することにより、ボイラ水管１２内のボイラ水が下部ヘッダ１３及び降水ライン４５を介して、ボイラ装置１の外部へと強制的に排出される構成とされている。
【００１９】
また、水位検知部３０は、図２に示すように、内部にボイラ水が貯留される検知器本体３１と、検知器本体３１内に配設された水位センサ３２と、検知器本体３１の下端とボイラ水管１２の下端とを接続する下部連結管３３と、検知器本体３１の上端とボイラ水管１２の上端とを接続する上部連結管３４と、を備えている。
検知器本体３１とボイラ水管１２とが、下部連結管３３及び上部連結管３４によって連結されることによって、検知器本体３１内部の水位がボイラ水管１２内の水位に一致させられている。
【００２０】
給水制御部２７は、水位検知部３０の水位センサ３２によって検知された水位が目標水位となるように、給水ポンプ２３へと指令を与えて、下部ヘッダ１３への給水量を制御する構成とされている。ここで、本実施形態では、目標水位となるように給水ポンプ２３の出力を調整して、単位時間当たりの給水量を連続的に調整する連続給水方式を採用している。
【００２１】
このような構成とされたボイラ装置１においては、給水部２０から下部ヘッダ１３を介してボイラ水管１２内にボイラ水が供給される。燃焼室１６内で加熱バーナ１５が燃焼することによって、ボイラ水管１２内のボイラ水が加熱されて蒸気となり、この蒸気が上部ヘッダ１４に貯留されることになる。
上部ヘッダ１４内の蒸気は、気水ライン４１を通じて気水分離器４２へと送出され、気水分離器４２において蒸気内の水分が分離・回収され、乾き蒸気が得られる。
【００２２】
このようにして得られた乾き蒸気は、蒸気送出ライン４３を通じて外部の蒸気使用機器（図示なし）に向けて送出されることになる。
また、気水分離器４２で分離・回収された水分は、降水ライン４５を通じて下部ヘッダ１３へと送られ、ボイラ水管１２内へと再度供給される。なお、気水分離器４２で分離・回収された水分は、温度が比較的高いことから、下部ヘッダ１３内のボイラ水の温度が上昇することになる。
【００２３】
また、ボイラ装置１を一定時間操業した場合には、ボイラ水管１２内にスケール成分が濃化するため、スケールが付着することがある。また、軟水器が不調の場合には、給水部２０に設けられた水質測定部２２において、硬度やシリカ濃度の異常が検知されることがある。
そこで、ボイラ装置１を一定時間操業した場合には、濃縮ブローライン５０の濃縮ブロー弁５１を開放し、下部ヘッダ１３及び降水ライン４５を介してボイラ水管１２内のボイラ水を強制的に外部へと排出し、ボイラ水管１２内のボイラ水の入れ替えを実施する。このブロー処理により、ボイラ水管１２内にスケールが強固に付着することを防止するのである。
【００２４】
ここで、水位検知部３０及び給水制御部２７は、ボイラ水管１２が過熱状態とならないように、ボイラ水管１２内の水位の監視及び給水ポンプ２３の出力の調整を行うことになる。
【００２５】
次に、本実施形態であるボイラ装置１におけるボイラ水管１２内の水位制御方法について、図３に示すフロー図を参照して説明する。
まず、ボイラ装置１における蒸気発生量（加熱バーナ１５の燃焼量）を確認する（Ｓ０１）。この蒸気発生量（加熱バーナ１５の燃焼量）に応じて目標水位を設定する（Ｓ０２）。具体的には、予め準備したデータベース等から、蒸気発生量（加熱バーナ１５の燃焼量）に応じた目標水位を選択することになる。そして、水位検知部３０の水位センサ３２によって水位を測定し、目標水位となるように給水制御部２７において、給水ポンプ２３の出力を制御する（Ｓ０３）。
【００２６】
そして、ボイラ装置１の操業が一定時間経過した後には、スケール検知センサや水質測定部２２の測定結果を参照し、濃縮ブローライン５０によるブロー処理の実施を判断する（Ｓ０４）。
ブロー処理を実施しない場合には、引き続き、蒸気発生量（加熱バーナ１５の燃焼量）に応じて目標水位を設定し、この目標水位となるように、ボイラ水管１２内の水位制御を続行する（Ｓ０１〜Ｓ０３）。
【００２７】
一方、スケール検知センサがスケールの発生を検知した場合や、水質測定部２２において異常が検知された場合には、濃縮ブローライン５０の濃縮ブロー弁５１を開放して、ブロー処理を実施することになる。なお、ボイラ装置１の操業時間が一定時間経過する毎にブロー処理を行ってもよい。
ブロー処理を実施する場合には、まず、目標水位の変更を行う（Ｓ０５）。具体的には、予め準備したデータベース等から、蒸気発生量（加熱バーナ１５の燃焼量）に応じてブロー処理時の目標水位を選択することになる。本実施形態では、通常の操業時の目標水位よりも所定高さ（例えば１０ｍｍ）分高くなるように、目標水位を変更する。
【００２８】
この変更後の目標水位（ブロー処理時の目標水位）となるように、水位検知部３０の水位センサ３２によって水位を測定し、給水制御部２７において給水ポンプ２３の出力を制御する（Ｓ０６）。
そして、ボイラ装置１の停止の有無を確認し（Ｓ０７）、操業を続行する場合には、蒸気発生量（加熱バーナ１５の燃焼量）に応じて目標水位を設定し、この目標水位となるように、ボイラ水管１２内の水位制御を続行する（Ｓ０１〜Ｓ０３）。
【００２９】
このような制御を行うことで、ボイラ装置１における蒸気発生量（加熱バーナ１５の燃焼量）に応じて、ブロー処理時の目標水位が設定されることになる。また、給水ポンプ２３からの単位時間当たりの供給水量が増加することになる。
【００３０】
このような構成とされた本実施形態であるボイラ装置１においては、濃縮ブローライン５０を開放してボイラ水管１２内のボイラ水のブロー処理を実施する際に、ボイラ水管１２内の目標水位を高くなるように変更して水位制御を実施しているので、ボイラ水管１２内の水位が通常の操業時よりも高くなるように給水ポンプ２３からの単位時間当たりの供給水量が増加されることになる。よって、ブロー処理によってボイラ水管１２内のボイラ水を外部へと排出した場合でも、ボイラ装置１内の内部循環量が不足することなく、過熱状態の発生を防止することができる。よって、ボイラ装置１の操業を安定して実施することができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、気水分離器４２と下部ヘッダ１３とを接続する降水ライン４５に濃縮ブローライン５０が連結されているので、ブロー処理を実施する際には、気水分離器４２で分離・回収された水分が下部ヘッダ１３へと戻らなくなる。このため、下部ヘッダ１３内に貯留された水の温度が低下してしまうため、ボイラ水の蒸発が遅れることになり、ボイラ装置１内の内部循環量が低減してボイラ水管１２が過熱状態となりやすくなる。このため、ボイラ水管１２内の水位を高くしておくことで、内部循環量を確保してボイラ水管１２の過熱状態を防止することが特に有効である。
【００３２】
また、本実施形態では、給水部２０が連続的に給水を実施する連続給水方式とされており、ボイラ水管１２の目標水位に応じて、給水ポンプ２３の出力を調整して単位時間当たりの供給水量を調整する構成とされているので、精度良くボイラ水管１２の水位を、変更後の目標水位（ブロー処理時の目標水位）へと変更することが可能となる。
【００３３】
さらに、本実施形態においては、給水部２０に水質測定部２２が設けられており、この水質測定部２２によって供給される水の硬度、シリカ濃度が測定される構成とされているので、給水部２０の上流側に配設された軟水器の不調を早期に検知することができ、適切なタイミングでブロー処理を実施することで、ボイラ水管１２内のスケール付着を未然に防止することが可能となる。
【００３４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態であるボイラ装置について説明する。
このボイラ装置１０１は、第１の実施形態であるボイラ装置１０１に対して、給水部１２０、給水制御部１２７および水位検知部１３０の構成が異なっており、その他の構成要素は共通している。そこで、共通する部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３５】
この第２の実施形態であるボイラ装置１０１においては、図４に示すように、ボイラ本体と、給水部１２０と、給水制御部１２７と、水位検知部１３０と、気水分離部４０と、濃縮ブローライン５０と、を備えている。
【００３６】
水位検知部１３０は、図５に示すように、内部にボイラ水が貯留される検知器本体１３１と、検知器本体１３１内に配設された電極棒１３２と、検知器本体１３１の下端とボイラ水管１２の下端とを接続する下部連結管１３３と、検知器本体１３１の上端とボイラ水管１２の上端とを接続する上部連結管１３４と、を備えている。
検知器本体１３１とボイラ水管１２とが、下部連結管１３３及び上部連結管１３４によって連結されることによって、検知器本体１３１内部の水位がボイラ水管１２内の水位に一致させられている。
【００３７】
ここで、検知器本体１３１は、導電可能な金属によって形成されている。また、電極棒１３２は、一端側に設けられた外部接続端子１３５と他端側に設けられた電極部１３６と、を備えており、外部接続端子１３５が検知器本体１３１の上方から外部へと突出するように配置され、電極部１３６が検知器本体１３１内に配置されており、筒状の絶縁体（図示なし）によって検知器本体１３１から絶縁された状態で検知器本体１３１の上端部から垂下されている。
【００３８】
この水位検知部１３０には、検知器本体１３１の外部に電源部１３７が配設されており、この電源部１３７の一方側が電極棒１３２の外部接続端子１３５に接続され、電源部１３７の他端側が検知器本体１３１に接続されている。
このような構成とされた水位検知部１３０においては、検知器本体１３１内の水位が上昇して電極棒１３２の電極部１３６に水が接触すると、外部接続端子１３５と検知器本体１３１との間の通電状態が変化することになり、電極棒１３２の下端位置にまで水位が上昇したことを検知することができるのである。
【００３９】
給水制御部１２７は、水位検知部１３０の電極棒１３２によって検出された水位から、目標水位となるまでの供給水量を推定して、給水ポンプ１２３の起動タイミング及び起動時間を調整し、下部ヘッダ１３への給水量を制御する構成とされている。すなわち、本実施形態では、給水ポンプ１２３をＯＮ／ＯＦＦ制御し、目標水位となるように給水ポンプ１２３の起動タイミング及び起動時間を調整する間欠給水方式とされているのである。
【００４０】
次に、本実施形態であるボイラ装置１０１におけるボイラ水管１２内の水位制御方法について、図６に示すフロー図を参照して説明する。
まず、ボイラ装置１０１における蒸気発生量（加熱バーナ１５の燃焼量）を確認する（Ｓ１１）。この蒸気発生量（加熱バーナ１５の燃焼量）に応じて目標水位を設定する（Ｓ１２）。水位検知部１３０の電極棒１３２によって水位を検知し、目標水位となるように給水制御部１２７において、給水ポンプ１２３をＯＮ／ＯＦＦ制御する（Ｓ１３）。具体的には、電極棒１３２の下端よりも水位が下がったのを検知した場合、電極棒１３２による水位検知から所定のタイミングで給水ポンプ１２３を起動し、給水ポンプ１２３を一定時間起動させた後に、給水ポンプ１２３を停止させる。給水ポンプ１２３による給水時間とボイラ水管１２内の水位変動との関係を予め確認しておくことで、目標水位への制御が可能となるのである。
【００４１】
そして、ボイラ装置１０１の操業が一定時間経過した後には、スケール検知センサや水質測定部１２２の測定結果を参照し、濃縮ブローライン５０によるブロー処理の実施を判断する（Ｓ１４）。
ブロー処理を実施しない場合には、引き続き、蒸気発生量（加熱バーナ１５の燃焼量）に応じて目標水位を設定し、この目標水位となるように、ボイラ水管１２内の水位制御を続行する（Ｓ１１〜Ｓ１３）。
【００４２】
一方、スケール検知センサがスケールの発生を検知した場合や、水質測定部１２２において異常が検知された場合には、濃縮ブローライン５０の濃縮ブロー弁５１を開放して、ブロー処理を実施することになる。なお、ボイラ装置１０１の操業時間が一定時間経過する毎にブロー処理を行ってもよい。
ブロー処理を実施する場合には、まず、目標水位の変更を行う（Ｓ１５）。具体的には、予め準備したデータベース等から、蒸気発生量（加熱バーナ１５の燃焼量）に応じてブロー処理時の目標水位を選択することになる。本実施形態では、通常の操業時の目標水位よりも所定高さ（例えば１０ｍｍ）分高くなるように、目標水位を変更する。
【００４３】
この変更後の目標水位（ブロー処理時の目標水位）となるように、水位検知部１３０の電極棒１３２によって水位を検知し、給水制御部１２７において、給水ポンプ１２３の起動タイミング及び起動時間の少なくともいずれか一方を変更する（Ｓ１６）。
このような制御を行うことで、ボイラ装置１０１における蒸気発生量（加熱バーナ１５の燃焼量）に応じて、ブロー処理時の目標水位が設定されることになる。
【００４４】
そして、ボイラ装置１０１の停止の有無を確認し（Ｓ１７）、操業を続行する場合には、蒸気発生量（加熱バーナ１５の燃焼量）に応じて目標水位を設定し、この目標水位となるように、ボイラ水管１２内の水位制御を続行する（Ｓ１１〜Ｓ１３）。
【００４５】
このような構成とされた本実施形態であるボイラ装置１０１においては、給水部１２０が間欠給水方式とされ、水位検知部１３０が電極棒１３２による水位検知方式である場合であっても、ブロー処理時に、ボイラ水管１２内の水位を上昇させることができ、ボイラ装置１０１内の内部循環量が不足することなく過熱状態の発生を防止することができる。よって、ボイラ装置１０１の操業を安定して実施することが可能となる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態であるボイラ装置について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、気水分離器からの降水ラインに濃縮ブローラインを接続したものとして説明したが、これに限定されることはなく、濃縮ブローラインが下部ヘッダに直接接続されたものであってもよい。
【００４７】
また、第２の実施形態において、水位検知部が１本の電極棒を備えたものとして説明したが、これに限定されることはなく、２本以上の電極棒を備えたものであってもよい。この場合、水位の上限と下限とを検知することができ、水位の検知精度が向上することになる。
さらに、本発明のボイラ装置は、燃焼量を段階制御する方式であっても、燃焼量を比例制御する方式であっても適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１，１０１  ボイラ装置
１２  ボイラ水管
１５  加熱バーナ（燃焼部）
２０，１２０  給水部
２７，１２７  給水制御部
３０，１３０  水位検知部
４２  気水分離器（気液分離器）
４５  降水ライン（還流路）
５０  濃縮ブローライン
【図１】
0005671915.tif 000002
【図２】
0005671915.tif 000003
【図３】
0005671915.tif 000004
【図４】
0005671915.tif 000005
【図５】
0005671915.tif 000006
【図６】
0005671915.tif 000007